無線光機鼠標設計(51兼容射頻Soc nRF9E5)

1. 引言

nRF9E5是Nordic VLSI公司于2004年2月5日推出的系統級RF芯片，其內置nRF905 433/868/915MHz收發器、8051兼容微控制器和4輸入10位80ksps AD轉換器，是真正的系統級芯片。內置nRF905收發器與nRF905 芯片的收發器一樣，可以工作在ShockBurstTM(自動處理前綴、地址和CRC)方式。內置電壓調整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統提供1.9V 到3.6V的工作電壓。nRF9E5符合美國通信委員會和歐洲電信標準學會的相關標準。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線光機鼠標設計。

2. nRF9E5功能介紹

2.1微控制器

nRF9E5的片內微控制器與標準51兼容。指令時序與標準51稍有區別，典型的區別是nRF9E5的片內微控制器的指令周期為4到20個指令周期。中斷控制器支持5個擴展的中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO2中斷和喚醒定時器中斷。片內控制器還有3個與8052相同的定時器。一個和8051相同的串口，可以用定時器1和定時器2來作為異步通信的波特率產生器。此外，還擴展了兩個數據指針，以方便于從XRAM區讀取數據。

微處理器中有256字節的數據RAM和512字節的ROM。上電復位或軟件復位后，處理器自動執行ROM中的引導區中的代碼。用戶程序通常是在引導區的引導下，從EEPROM加載到1個4K的RAM中，這個4K的RAM也可作存儲數據用。如果應用當中不用掩膜ROM（也即內含的ROM），程序代碼必須從外部非易失性存儲器中加載，比較常見的是通過SPI接口擴展型號為25320的EEPROM。

nRF9E5的大部分寄存器和標準8051相同，只是為了控制一些8051沒有的功能，增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO(P2)、 ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。nRF9E5中的P0、P1和P2口寄存器地址和標準8051中的相同，都是0x80，0x90，0xA0，但功能和標準8051中的有所不同。

圖1 nRF9E5功能圖[1]

2.2 PWM

nRF9E5內有一個可編程控制的PWM(脈寬調制)輸出，使用時，通過程序改變P0.7的功能來實現，并可編程決定PWM工作于6位、7位或8位。PWM的頻率與晶振有關，可編程控制。

2.3 SPI接口

SPI(串行外設接口)的接口引腳有MISO(接收EEPROM的SDO送來的數據)、SCK(給EEPROM的SCK提供時鐘信號)、MOSI (送數據到EEPROM的SDI)、EECSN(給EEPROM的CSN送使能信號)。SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位重用，通過寄存器SPI_CTRL控制來控制功能間的撤換。SPI硬件不產生任何片選信號，可以用GPIO口來進行片選。通常，系統上電時，SPI自動和片外的 25320相連，當程序加載完成后，MISO(P1.2)、MOSI(P1.0)和SCK(P1.0)可能會用作其它用途，比如其它的SPI器件或 GPIO。

2.4 LF時鐘，RTC喚醒定時器，GPIO喚醒和WTD

nRF9E5內有一個低頻的時鐘CKLF，該時鐘常開。當晶振開始工作后，CKLF頻率為4kHz；晶振不工作時，CKLF是一個低功耗RC晶振并且不能禁能，只要VDD 1.8V，其連續工作。RTC喚醒定時器、WTD(看門狗)和GPIO喚醒全都工作在CKLF頻率，以保證芯片低功耗工作時能夠完成這三個功能。

　　RTC喚醒定時器是個24位可編程控制的遞減計數器，WTD則是個16位可編程控制的遞減計數器。RTC喚醒定時器和WTD的循環周期一般在300us和80ms之間，默認為1ms。